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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪啟訓
研究生(外文):Chi-Shiun Hung
論文名稱:直接降頻接收架構中本地頻率偏移對UWB-OFDM系統之性能影響評估
論文名稱(外文):Performance Evaluation of UWB-OFDM System with Direct Conversion Receiver (DCR) influenced by the LO frequency offset
指導教授:林福林
指導教授(外文):Fu-Lin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:多頻帶正交分頻多工頻率偏移直接降頻接收機
外文關鍵詞:UWBMB-OFDMFrequency offsetDirect Conversion ReceiverDCRDOA-MATRIX
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2003年UWB標準委員會802.15 task group 3a訂定的標準中,調變技術可採用直接序列分碼多工存取(DS-CDMA)及多頻帶正交分頻多工(MB-OFDM)兩種架構。本論文是針對UWB MB-OFDM中3~5 GHz頻帶的射頻系統,以MATLAB程式模擬頻率偏移(Frequency offset)對OFDM訊號造成的影響,其中之射頻接收架構採用直接降頻接收機(Direct Conversion Receiver, DCR) 。
DCR是近年來的一個趨勢,優點是可以避開假象頻率造成的困擾,因此不需要假象頻率濾波器,缺點則是引進所謂的直流偏移 (DC offset)問題,其中一種簡單的解決方法為I/Q解調後加上高通濾波器,本論文透過MATLAB程式模擬以提出高通濾波器的3-dB頻率之適當參考值。
在UWB MB-OFDM系統中,接收端必須估測與補償本地振盪器產生的頻率偏移量,使得子載波間相互干擾(Inter Carrier Interference) 的影響減到最小,以維持資料的正確性。吾人使用DOA-MATRIX的數學運算法估測頻率偏移量並做頻率補償,以解決頻率偏移造成的問題。
本論文將對頻率偏移、直流偏移與頻率偏移估測的問題做探討,以星狀圖(Constellation diagram)及位元錯誤率(Bit Error Rate, BER)來評估訊號惡化的程度,並提出高通濾波器的3-dB頻率及其對頻率偏移的最佳組合與頻率偏移的估測方法,以提供射頻/微波系統工程師在UWB MB-OFDM射頻系統設計上的參考。
The UWB standard committee (802.13 task group 3a) stipulated that Direct Sequence CDMA or multi-band OFDM may be adopted as the transmission technology in 2003. In this thesis, we focus on the UWB multi-band OFDM (MB-OFDM) with RF band of 3 to5 GHz, and evaluate the influence of the frequency offset by simulation using MATLAB. In which, direct conversion receiver (DCR) is adopts as the receiver architecture.
DCR will become popular since the problem of image is circumvented and no image filter is required. However, this approach suffers form some impacts such as DC offset, which can be mitigated using high-pass filter (HPF) after I/Q demodulation. This thesis presents the proper values of 3dB frequency of the HPF by simulation for the MB-OFDM system.
In UWB multi-band OFDM systems, frequency offset must be estimated and compensated at the receiver to improve the communication performance. We use DOA-MATIRX method to estimate the amount of frequency offset, and compensate the frequency error to minimize the effects of inter-carrier interference.
In this thesis, we study the influence of local frequency offset, which also results in DC offset, and estimate the frequency offset for the MB-OFDM system with DCR receiver architecture. By MATLAB program, we present the communication performance evaluation based on bit error rate (BER) and constellation diagram, and determine the optimal value of HPF 3dB frequency corresponding to the different frequency offsets. Finally we modify a frequency offset estimation algorithm, called DOA-MATRIX method, to compensate the frequency error. These simulation results are useful for the RF circuit/system designers in UWB MB-OFDM system.
摘 要 iv
ABSTRACT v
誌 謝 vi
目 次 vii
表目次 ix
圖目次 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 2
1.2 研究方法 2
1.3 論文架構 3
第二章 超寬頻與MB-OFDM原理介紹 4
2.1 UWB概念介紹 4
2.2 OFDM概念 7
2.3 OFDM訊號的產生 9
2.4 Cyclic Prefix與Zero-Padded Suffix 12
2.5 UWB MB-OFDM訊號之模擬 14
第三章 直接降頻接收機中頻率偏移對UWB MB-OFDM訊號之影響 17
3.1 直接降頻接收機 17
3.2 直流偏移現象 18
3.3 頻率偏移現象 19
3.4 MATLAB程式模擬 20
3.4.1 頻率偏移模型 21
3.4.2 濾波器模擬 23
3.4.2.1 濾波器相關參數 25
3.4.2.2 接收端濾波器之模擬 26
3.4.3 模擬架構 28
3.4.4 模擬結果 34
第四章 利用DOA-MATRIX演算法改善頻率偏移對UWB MB-OFDM訊號之影響 38
4.1 DOA估測演算法 38
4.2 使用DOA-MATRIX運算估測頻率偏移 39
4.3 模擬架構 41
4.4 模擬結果 44
第五章 結論 50
參考文獻 51
附錄 Matlab程式 53
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[17]洪啟訓、林福林,”頻率偏移與HPF 3-dB頻寬對UWB-OFDM系統之影響評估”, 投稿第五屆現代通訊科技應用學術研討會, 民國96年。
[18]蔡壬勝、林福林,”射頻電路效應對OFDM通訊系統性能影響之模擬與研究” ,南台科技大學電子工程研究所碩士論文,中華民國94年。
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